Luận án tiến sĩ: Phương pháp cải tiến sa thải phụ tải ổn định tần số hệ thống điện - Lê Trọng Nghĩa, ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ TRỌNG NGHĨA NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN SA THẢI PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ TRỌNG NGHĨA NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN SA THẢI PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 9520201 Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. QUYỀN HUY ÁNH Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. PHAN THỊ THANH BÌNH Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 LÝ LỊCH CÁ NHÂN I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Trọng Nghĩa Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 22/09/1987 Nơi sinh: Long An Quê quán: Tân An, Long An Dân tộc: Kinh Học vị cao nhất: Thạc sỹ Năm, nước nhận học vị: 2013 Đơn vị công tác: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 109, Ngô Chí Quốc, Phường Bình Chiểu, Quận Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh Điện thoại liên hệ: CQ: +84 28 38960985 DĐ: 0813310460 II.

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Nơi đào tạo: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh Ngành học: Điện khí hóa & Cung cấp điện Nước đào tạo: Việt Nam Năm tốt nghiệp: 2010 2. Sau đại học: Thạc sỹ chuyên ngành: Kỹ thuật điện Năm cấp bằng: 2013 Nơi đào tạo: Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.

Hồ Chí Minh 3. Ngoại ngữ: Tiếng Anh: B2 III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN Thời gian Nơi công tác Vai trò 10/2010 đến Khoa Điện – Điện Tử, trường Đại học Sư phạm Giảng viên nay kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 2 năm 2020 Tác giả luận án Lê Trọng Nghĩa ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. Quyền Huy Ánh - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM và cô PGS.

Phan Thị Thanh Bình - Đại học Bách Khoa Tp. HCM đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu,thực hiện luận án. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Phòng Đào tạo - bộ phận quản lý sau đại học, các thầy, cô thuộc Khoa Điện – Điện Tử và các đồng nghiệp trong trường đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Cảm ơn gia đình đã chia sẽ, gánh vác công việc để tôi yên tâm nghiên cứu và thực hiện luận án.

Nghiên cứu sinh Lê Trọng Nghĩa iii TÓM TẮT Tần số là thông số kỹ thuật quan trọng trong việc đánh giá chất lượng điện năng của hệ thống điện và phải được duy trì trong giới hạn quy định để đảm bảo hệ thống điện vận hành ổn định. Vì vậy, việc duy trì tần số ổn định trong giới hạn quy định luôn là mục tiêu của người thiết kế, vận hành hệ thống điện. Trên cơ sở phân tích ảnh hưởng của tần số đến hệ thống điện, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước trước đây, cũng như thực tế việc sa thải phụ tải đang áp dụng tại Việt Nam hiện nay, luận án đã nghiên cứu và đề xuất các phương pháp sa thải phụ tải như sau: - Nghiên cứu và đề xuất phương pháp sa thải phụ tải nhằm khôi phục ổn định tần số hệ thống điện trên cơ sở nhận dạng có/không sa thải phụ tải kết hợp với các giải thuật công nghệ tri thức như: AHP và mạng nơ-ron. Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất cho phép nhanh chóng ra quyết định lựa chọn chiến lược sa thải phụ tải hợp lý và hiệu quả để giữ ổn định tần số hệ thống điện khi có sự cố ngắn mạch xảy ra trên các thanh góp hay trên các đường dây của hệ thống điện.

Bên cạnh đó, phương pháp sa thải phụ tải đề xuất có lượng công suất sa thải phụ tải ít hơn và thời gian phục hồi tần số nhanh hơn so với các phương pháp sa thải phụ tải truyền thống; - Nghiên cứu và đề xuất phương pháp sa thải phụ tải trên cơ sở áp dụng thuật toán Fuzzy-AHP để tính toán hệ số tầm quan trọng của phụ tải và thực hiện ưu tiên sa thải phụ tải có hệ số tầm quan trọng nhỏ trước. Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất giúp khôi phục tần số về giá trị cho phép và giảm thiểu thiệt hại gây ra khi cắt điện; - Nghiên cứu và đề xuất việc tính toán lượng công suất sa thải phụ tải có xét đến các yếu tố điều khiển sơ cấp, điều khiển thứ cấp tổ máy phát điện giúp tối thiểu lượng công suất tải phải sa thải và tần số hệ thống vẫn khôi phục về giá trị trong phạm vi cho phép; - Nghiên cứu và đề xuất việc xác định vị trí tải cần sa thải dựa trên các khái niệm PED, VED giữa máy phát bị sự cố và các nút tải giúp khoanh vùng sự cố nghiêm trọng và sa thải phụ tải xung quanh vùng sự cố sẽ làm giảm ảnh hưởng của sự cố tới hệ thống và phương án sa thải tải sẽ hiệu quả hơn; iv - Nghiên cứu và đề xuất phương pháp phân bố lượng công suất sa thải phụ tải tại các nút có xét đến các tiêu chí kinh tế như hệ số tầm quan trọng của phụ tải, và các tiêu chí kỹ thuật như PED, VED. Qua đó, việc sa thải phụ tải thỏa mãn các yêu cầu phối hợp nhiều phương pháp kinh tế-kỹ thuật. Các phương pháp sa thải phụ tải đề xuất có thể được sử dụng trong công tác huấn luyện các điều độ viên hệ thống điện xử lý các tình huống sa thải phụ tải dựa trên các kịch bản sự cố trên hệ thống điện.

v ABSTRACT Frequency is an important specification in assessing the power quality of the electricity system and must be maintained within permissible limits to ensure the stable operation of the power system. Therefore, maintaining frequency stability within the permissible limits is always the goal of designers and operators of electricity system. Based on the analysis of the effect of frequency on the electrical system, the previous local and foreign researches, and the fact that load shedding is implemented in today’s Vietnam, this thesis has achieved the following contributions: - Proposing the load shedding method based on the combination of knowledge technology algorithms such as AHP algorithm and artificial neural network. It enables quick decisions to select reasonable and effective load shedding strategies to keep the stability of electricity system frequency when the short-circuit incidents are happened on the buses or on the lines of electricity system.

In addition, the proposed load shedding method has smaller load shedding capacity and faster frequency recovery time than traditional load shedding methods; - Proposing the load shedding method based on the application of the Fuzzy- AHP algorithm helps calculate the importance factor of the load and prioritize the less importance of load shedding. The proposed load shedding method enables to restore the frequency to permissible value and minimize potential damages when the load is cut; - Proposing the calculation of the load shedding included in the primary and secondary control factors of the generators will minimize the amount of load shedding and restore system frequency value back to the allowable range; - Proposing the determination of the load location to be shed based on the concept of the electrical phase distance, voltage distance between the faulty generators and the load nodes is able to locate serious incidents. The additional load shedding around the fault area reduces the impact of the incident on the system and increase the effectiveness of the load shedding; - Proposing the distribution of the load shedding capacity at the load nodes included the economic criteria such as the importance factor of the load, and the technical criteria such as the electrical phase distance, and the voltage distance aims to assure the requirements of multi-objective constraints. vi In this thesis, the proposed load shedding methods can be applied in the training of electricity system operators to handle load shedding situations based on fault scenarios on electricity system.

vii MỤC LỤC TRANG Trang Tựa Quyết Định Giao Đề Tài LÝ LỊCH CÁ NHÂN.i LỜI CAM ĐOAN.ii LỜI CẢM ƠN. iv MỤC LỤC. viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT.xi DANH SÁCH CÁC HÌNH.xii DANH SÁCH CÁC BẢNG.xv MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Đóng góp mới về mặt khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án.

Cấu trúc của luận án. 5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ SA THẢI PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .1 Tổng quan về các sự cố hệ thống điện.2 Khái quát về điều chỉnh tần số và sa thải phụ tải.3 Yếu tố lựa chọn sa thải tải.4 Tổng quan các công trình nghiên cứu về sa thải phụ tải.1 Sa thải phụ tải truyền thống.2 Sa thải phụ tải thích nghi.3 Phương pháp sa thải phụ tải thông minh. 29 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN KHẨN CẤP SA THẢI PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.2 Phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải trong hệ thống điện.1 Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất.2 Xây dựng tập mẫu và huấn luyện mạng nơ-ron ANN1.33 Xây dựng chiến lược điều khiển sa thải phụ tải dựa trên thuật toán AHP 36 2.4 Huấn luyện mạng nơ-ron ANN2.5 Mô phỏng – Kiểm nghiệm phương pháp sa thải phụ tải đề xuất trên sơ đồ hệ thống điện chuẩn.43 Chương 3 PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI TRÊN CƠ SỞ ÁP DỤNG THUẬT TOÁN FUZZY-AHP.2 Kỹ thuật mờ hóa và luật hoạt động [67].3 Tổng quan về thuật toán Fuzzy - AHP.4 Khảo sát thử nghiệm trên sơ đồ hệ thống điện chuẩn IEEE 37 bus 9 máy phát. 60 Chương 4 TÍNH TOÁN LƯỢNG CÔNG SUẤT SA THẢI TỐI THIỂU CÓ XÉT ĐẾN ĐIỀU KHIỂN SƠ CẤP VÀ THỨ CẤP TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN.2 Tổng quan về đáp ứng tần số của hệ thống điện.3 Quá trình điều chỉnh tần số khi có sự cố trong hệ thống điện.4 Điều chỉnh tần số sơ cấp trong hệ thống điện.5 Điều chỉnh tần số thứ cấp trong hệ thống điện.6 Tính toán lượng công suất sa thải phụ tải tối thiểu để phục hồi tần số về giá trị cho phép.

Mục đích của việc tính toán lượng công suất sa thải phụ tải tối thiểu. Xây dựng công thức tính toán lượng công suất sa thải phụ tải tối thiểu .7 Tính toán kiểm tra trên sơ đồ hệ thống điện chuẩn.88 Chương 5 PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI CÓ XÉT ĐẾN VIỆC PHỐI HỢP NHIỀU PHƯƠNG PHÁP.